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J. Burgstaller:
"Modellierung und Simulation einer Power-to-Gas-Anlage und Analyse von Energie- und Treibhausgas-Einsparungspotentialen bei Integration eines Gewerbebetriebes";
Supervisor: K. Ponweiser, I. Leobner; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2018.

The increased share of renewable energy in the electricity net leads to a higher demand for flexibility and storage. The Power-to-Gas technology allows for long term storage of surplus capacities from windpower and photovoltaic and therefore decoupling of energy demand and energy use. The produced renewable gas can be used in the gas-sector, heat-sector and mobile-sector.
This work investigates the potential of energy and greenhouse gas reductions through integration of a Power-to-Gas system in an industry-site. In detail the energy transformation process of electrolysis and methanation is described, in particular with focus on waste heat. Different strategies of hydrogen usage and integration possibilities in the industry-site are discussed and assessed by comparing with the existing system regarding energy and emissions. Based on energy scenarios, an emission calculation for the year 2030 and 2050 was performed to show future reduction potentials.

Der steigende Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz führt zu erhöhtem Bedarf an Flexibilität und Speicher. Die Power-to-Gas-Technologie stellt eine Möglichkeit dar, Überkapazitäten aus Windkraft und Solarenergie langfristig einzuspeichern und somit Energieangebot und -nachfrage zu entkoppeln. Das erzeugte erneuerbare Gas kann im Gassektor, Wärmesektor und Mobilitätssektor eingesetzt werden.
Diese Arbeit untersucht die Energie- und Emissionseinsparungspotentiale durch die Integration einer Power-to-Gas-Anlage in das Energiesystem eines Gewerbebetriebes. Dazu werden detailliert die Energieumwandlungen des Elektrolyseurs und der Methanisierung beschrieben und dabei Fokus auf die Nutzung der Abwärme gelegt. Die für einen Gewerbebetrieb denkbaren Wasserstoff-Nutzungspfade und Integrationsmöglichkeiten werden erörtert und für die Bewertung hinsichtlich Energien und Emissionen mit dem bestehenden Energiesystem verglichen. Auf Basis von Energieszenarien werden die Emissionen für die Jahre 2030 und 2050 berechnet um zukünftige Reduktionspotentiale zu zeigen.

Power-to-Gas-Technologie, Emissionseinsparung, Energieeffizienz